一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注射成(cheng)型(xing)技術是集塑料成(cheng)型(xing)工(gong)藝(yi)學(xue)、高分子化學(xue)、粉末(mo)冶金工(gong)藝(yi)學(xue)和金屬材料學(xue)等多(duo)學(xue)科透與交叉(cha)的(de)(de)(de)產物，利用模具可(ke)注射成(cheng)型(xing)坯件(jian)并通過(guo)燒結快速制造高密度、高精度、三維(wei)復雜(za)形狀的(de)(de)(de)結構(gou)(gou)零件(jian)，能夠快速準(zhun)確地將設計(ji)思想(xiang)物化為(wei)具有一定結構(gou)(gou)、功能特性的(de)(de)(de)制品(pin)，并可(ke)直(zhi)接(jie)批量(liang)生產出零件(jian)，是制造技術行(xing)業(ye)一次新(xin)的(de)(de)(de)變革。該工(gong)藝(yi)技術不僅(jin)具有常規粉末(mo)冶金工(gong)藝(yi)工(gong)序少、無(wu)切(qie)削或(huo)少切(qie)削、經濟效益高等優點，而且克服了傳統(tong)粉末(mo)冶金工(gong)藝(yi)制品(pin)、材質不均勻、機(ji)械(xie)性能低、不易成(cheng)型(xing)薄壁、復雜(za)結構(gou)(gou)的(de)(de)(de)缺點，特別適合于大(da)批量(liang)生產小(xiao)型(xing)、復雜(za)以及具有特殊要求的(de)(de)(de)金屬零件(jian)。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘(zhan)結劑→混煉(lian)→注射成形→脫脂→燒結→后處(chu)理。

1、粉末金屬粉末

MIM工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在>0.5~20>μ>m>；從理論上講，顆粒越(yue)細，比表(biao)面(mian)積也(ye)越(yue)大(da)，易(yi)于成(cheng)型和燒結。而傳統的(de)粉末冶(ye)金工藝則采(cai)用大(da)于>40>μ>m>的(de)較粗的(de)粉末。>

2、有機膠粘劑

有機(ji)膠粘(zhan)劑(ji)作用是粘(zhan)接金屬粉末(mo)(mo)顆粒，使混合料在注(zhu)射機(ji)料筒中加熱具有流變(bian)性(xing)(xing)和潤滑性(xing)(xing)，也就是說帶(dai)動(dong)粉末(mo)(mo)流動(dong)的載(zai)體。因此，粘(zhan)接劑(ji)的選擇是整(zheng)個粉末(mo)(mo)的載(zai)體。因此，粘(zhan)拉選擇是整(zheng)個粉末(mo)(mo)注(zhu)射成型的關鍵。對有機(ji)粘(zhan)接劑(ji)要求：

1）用(yong)量少(shao)，用(yong)較少(shao)的粘接劑能使混合料(liao)產(chan)生較好的流變(bian)性；

2）不反應，在去除粘接劑(ji)的過(guo)程中與金屬粉末不起(qi)任何化(hua)學(xue)反應；

3）易去除，在制(zhi)品(pin)內不殘留碳。

3、混料

把金(jin)屬粉(fen)末與(yu)有(you)機粘(zhan)接(jie)劑均(jun)勻(yun)(yun)摻混(hun)(hun)在(zai)一起，使各種原料成(cheng)為注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)用混(hun)(hun)合(he)料。混(hun)(hun)合(he)料的(de)均(jun)勻(yun)(yun)程(cheng)度直接(jie)影響其流(liu)動性，因(yin)而(er)影響注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)工藝參數，以(yi)至最終材料的(de)密度及其它(ta)性能(neng)。注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)形本步工藝過(guo)(guo)程(cheng)與(yu)塑料注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)工藝過(guo)(guo)程(cheng)在(zai)原理上(shang)是一致的(de)，其設備條(tiao)件也(ye)基(ji)本相同。在(zai)注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)過(guo)(guo)程(cheng)中，混(hun)(hun)合(he)料在(zai)注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)機料筒內(nei)被加(jia)熱成(cheng)具(ju)有(you)流(liu)變性的(de)塑性物料，并在(zai)適(shi)當的(de)注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)壓(ya)力(li)下注(zhu)(zhu)(zhu)入模具(ju)中，成(cheng)型(xing)出毛坯(pi)。注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)的(de)毛坯(pi)的(de)微觀上(shang)應均(jun)勻(yun)(yun)一致，從而(er)使制(zhi)品在(zai)燒(shao)結過(guo)(guo)程(cheng)中均(jun)勻(yun)(yun)收縮。

4、萃取

成(cheng)型毛坯在(zai)燒(shao)(shao)結前(qian)必(bi)須(xu)去除毛坯內所(suo)含有(you)的(de)(de)有(you)機粘接(jie)劑，該過程(cheng)稱(cheng)為(wei)萃取。萃取工藝必(bi)須(xu)保證粘接(jie)劑從(cong)毛坯的(de)(de)不同部位沿著顆料之間的(de)(de)微小通道逐漸地排(pai)出(chu)，而不降(jiang)低毛坯的(de)(de)強度。粘結劑的(de)(de)排(pai)除速率一般(ban)遵循擴散(san)方(fang)程(cheng)。燒(shao)(shao)結燒(shao)(shao)結能(neng)使(shi)多孔(kong)的(de)(de)脫脂毛坯收縮至(zhi)密化成(cheng)為(wei)具有(you)一定組(zu)織和(he)(he)性能(neng)的(de)(de)制品(pin)。盡管制品(pin)的(de)(de)性能(neng)與燒(shao)(shao)結前(qian)的(de)(de)許(xu)多工藝因素有(you)關，但在(zai)許(xu)多情況下(xia)，燒(shao)(shao)結工藝對最(zui)終制品(pin)的(de)(de)金相組(zu)織和(he)(he)性能(neng)有(you)著很大、甚(shen)至(zhi)決定性的(de)(de)影(ying)響。

5、后處理

對于尺寸要(yao)求較為精密(mi)的(de)零(ling)件(jian)，需要(yao)進行必要(yao)的(de)后處(chu)理。這(zhe)工(gong)序與常(chang)規金屬制品的(de)熱處(chu)理工(gong)序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工(gong)藝與其它加工(gong)工(gong)藝的(de)對比

MIM使用(yong)的(de)(de)原料粉(fen)(fen)(fen)(fen)末(mo)粒(li)徑在(zai)>2-15>μ>m>，而傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)(fen)(fen)末(mo)冶(ye)金的(de)(de)原粉(fen)(fen)(fen)(fen)粉(fen)(fen)(fen)(fen)末(mo)粒(li)徑大多(duo)在(zai)>50-100>μ>m>。>MIM>工藝的(de)(de)成品密(mi)度(du)高，原因是使用(yong)微細粉(fen)(fen)(fen)(fen)末(mo)。>MIM>工藝具有傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)(fen)(fen)末(mo)冶(ye)金工藝的(de)(de)優(you)點，而形狀(zhuang)上(shang)自由(you)度(du)高是傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)(fen)(fen)末(mo)冶(ye)金所不能達到(dao)的(de)(de)。傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)(fen)(fen)末(mo)冶(ye)金限于模(mo)具的(de)(de)強度(du)和填(tian)充密(mi)度(du)，形狀(zhuang)大多(duo)為二維圓柱型(xing)。

傳統的(de)(de)精(jing)密(mi)鑄(zhu)造脫燥工(gong)藝(yi)為(wei)一(yi)種(zhong)制(zhi)作(zuo)復雜形(xing)狀(zhuang)產(chan)品(pin)極有效的(de)(de)技術，近(jin)年使(shi)用陶心輔(fu)助可以(yi)(yi)完成狹縫、深(shen)孔穴的(de)(de)成品(pin)，但是礙于(yu)陶心的(de)(de)強度(du)，以(yi)(yi)及鑄(zhu)液的(de)(de)流動(dong)性的(de)(de)限制(zhi)，該(gai)工(gong)藝(yi)仍有某些技術上的(de)(de)困難。一(yi)般而言(yan)，此(ci)工(gong)藝(yi)制(zhi)造大(da)、中(zhong)型零件較(jiao)為(wei)合適，小(xiao)型而復雜形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)零件則以(yi)(yi)MIM>工(gong)藝(yi)較(jiao)為(wei)合適。比較(jiao)項目制(zhi)造工(gong)藝(yi)>MIM>工(gong)藝(yi)傳統粉末冶金工(gong)藝(yi)粉末粒徑>(>μ>m)2-1550-100>相(xiang)對密(mi)度(du)>(%)95-9880-85>產(chan)品(pin)重量(liang)>(g)>小(xiao)于(yu)或等于(yu)>400>克>10->數百(bai)產(chan)品(pin)形(xing)狀(zhuang)三(san)維復雜形(xing)狀(zhuang)二維簡單形(xing)狀(zhuang)機械(xie)性能優劣(lie)。

MIM制程(cheng)和傳統粉末冶金法的(de)比較壓鑄(zhu)工(gong)藝用在(zai)鋁(lv)和鋅(xin)合金等(deng)熔點低(di)、鑄(zhu)液流(liu)動性良好(hao)的(de)材(cai)料。此工(gong)藝的(de)產品(pin)因材(cai)料的(de)限制，其強(qiang)度(du)、耐磨性、耐蝕性均有(you)限度(du)。>MIM>工(gong)藝可以(yi)加(jia)工(gong)的(de)原材(cai)料較多。

精密鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝，雖然在近(jin)年來其產品的(de)(de)精度和(he)(he)復雜度均提高，但(dan)(dan)仍比(bi)不(bu)上脫蠟工(gong)藝和(he)(he)MIM>工(gong)藝，粉末鍛(duan)造(zao)是(shi)一項重要的(de)(de)發展，已適用于連桿的(de)(de)量產制造(zao)。但(dan)(dan)是(shi)一般而言，鍛(duan)造(zao)的(de)(de)工(gong)程中(zhong)熱處理(li)的(de)(de)成本和(he)(he)模具的(de)(de)壽命還是(shi)有問題，仍待(dai)進(jin)一步(bu)解決。

傳(chuan)統機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)法(fa)、近來靠自動(dong)化而提升其(qi)加(jia)(jia)工(gong)(gong)能力，在(zai)效(xiao)果和精(jing)度(du)上(shang)有(you)(you)極大的(de)進步，但是基本的(de)程序上(shang)仍脫(tuo)不開逐步加(jia)(jia)工(gong)(gong)(>車削、刨、銑、磨、鉆(zhan)孔、拋光等>)來完(wan)成零(ling)件(jian)形狀的(de)方(fang)式。機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)的(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)精(jing)度(du)遠(yuan)優(you)于其(qi)他加(jia)(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)，但是因為材料的(de)有(you)(you)效(xiao)利用(yong)率(lv)低，且其(qi)形狀的(de)完(wan)成受限于設備與刀具(ju)、有(you)(you)些零(ling)件(jian)無(wu)法(fa)用(yong)機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)完(wan)成。相反，MIM可以有(you)(you)效(xiao)利用(yong)材料，不受限制(zhi)，對(dui)于小型、高(gao)難度(du)形狀的(de)精(jing)密零(ling)件(jian)的(de)制(zhi)造。MIM工(gong)(gong)藝比較機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)而言，其(qi)成本較低且效(xiao)率(lv)高(gao)，具(ju)有(you)(you)很強的(de)競爭力。

MIM技(ji)術并非與傳統(tong)(tong)加工方(fang)法(fa)競(jing)爭，而是(shi)彌補傳統(tong)(tong)加工方(fang)法(fa)在(zai)技(ji)術上(shang)的(de)不足(zu)或無法(fa)制作的(de)缺陷。>MIM>技(ji)術可以在(zai)傳統(tong)(tong)加工方(fang)法(fa)制作的(de)零(ling)件領域上(shang)發揮其特(te)長MIM工藝在(zai)零(ling)部件制造方(fang)面(mian)所具有的(de)技(ji)術優(you)勢(shi)可成型高度復雜結構(gou)的(de)結構(gou)零(ling)件。

注(zhu)射成型工(gong)藝技(ji)(ji)術利(li)用注(zhu)射機注(zhu)射成型產品(pin)毛坯(pi)，保證(zheng)物料充分充滿模具型腔(qiang)，也就保證(zheng)了零件(jian)高復雜結構的(de)(de)實現(xian)。以往(wang)在傳統加(jia)工(gong)技(ji)(ji)術中先作(zuo)成個(ge)別元件(jian)再組合成組件(jian)的(de)(de)方式，在使(shi)用MIM技(ji)(ji)術時可以考慮整(zheng)合成完整(zheng)的(de)(de)單(dan)一(yi)零件(jian)，大大減(jian)少(shao)(shao)步驟、簡化加(jia)工(gong)程(cheng)序。MIM和(he)其他金屬加(jia)工(gong)法的(de)(de)比較制品(pin)尺寸(cun)精度高，不必進行二次加(jia)工(gong)或只需少(shao)(shao)量(liang)精加(jia)工(gong)。

注射(she)成(cheng)(cheng)型工(gong)(gong)藝可直接(jie)成(cheng)(cheng)型薄壁、復雜結構件，制(zhi)品(pin)形狀已接(jie)近最終產品(pin)要(yao)求，零件尺寸公差一般保持在±0.1->±>0.3>左右。特別(bie)對(dui)于降低難于進行機械加工(gong)(gong)的硬質合(he)金的加工(gong)(gong)成(cheng)(cheng)本，減(jian)少貴重(zhong)金屬所加工(gong)(gong)損失尤其具有(you)重(zhong)要(yao)意義。制(zhi)品(pin)微觀組織均(jun)勻、密度(du)高、性能好。

在(zai)壓(ya)制(zhi)(zhi)過程中由于模壁與粉(fen)末(mo)以及粉(fen)末(mo)與粉(fen)末(mo)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)擦力(li)，使(shi)得壓(ya)制(zhi)(zhi)壓(ya)力(li)分布非常不均(jun)勻(yun)，也就(jiu)導致了(le)壓(ya)制(zhi)(zhi)毛(mao)坯(pi)在(zai)微(wei)觀組織(zhi)上的(de)(de)(de)(de)(de)不均(jun)勻(yun)，這(zhe)樣就(jiu)會造成(cheng)壓(ya)制(zhi)(zhi)粉(fen)末(mo)冶(ye)金件在(zai)燒(shao)結過程中收(shou)縮不均(jun)勻(yun)，因(yin)此不得不降(jiang)低燒(shao)結溫度(du)(du)以減少這(zhe)種(zhong)效應，從(cong)而(er)使(shi)制(zhi)(zhi)品(pin)孔隙度(du)(du)大(da)、材料(liao)致密(mi)(mi)性差(cha)、密(mi)(mi)度(du)(du)低，嚴(yan)重影(ying)響制(zhi)(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)械性能(neng)。反之(zhi)注射成(cheng)型(xing)工藝是一(yi)種(zhong)流體成(cheng)型(xing)工藝，粘接劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)保(bao)障了(le)粉(fen)末(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)排(pai)布從(cong)而(er)可(ke)消除毛(mao)坯(pi)微(wei)觀組織(zhi)上的(de)(de)(de)(de)(de)不均(jun)勻(yun)，進而(er)使(shi)燒(shao)結制(zhi)(zhi)品(pin)密(mi)(mi)度(du)(du)可(ke)達到其材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)理論密(mi)(mi)度(du)(du)。一(yi)般情況下(xia)壓(ya)制(zhi)(zhi)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)度(du)(du)最高只能(neng)達到理論密(mi)(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)85%。制(zhi)(zhi)品(pin)高的(de)(de)(de)(de)(de)致密(mi)(mi)性可(ke)使(shi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)增(zeng)加、韌性加強(qiang)(qiang)，延展性、導電導熱性得到改善(shan)、磁性能(neng)提高。效率高，易于實現大(da)批量和規模化生(sheng)產。

MIM技術(shu)使(shi)用(yong)的金屬(shu)模具，其壽命和工程塑料注(zhu)(zhu)射(she)成型具模具相(xiang)當。由于(yu)使(shi)用(yong)金屬(shu)模具，適合于(yu)零件的大(da)量(liang)生(sheng)產。由于(yu)利用(yong)注(zhu)(zhu)射(she)機成型產品毛(mao)坯(pi)，極大(da)地提(ti)高了(le)生(sheng)產效率，降低了(le)生(sheng)產成本，而且注(zhu)(zhu)射(she)成型產品的一致性(xing)、重復性(xing)好(hao)，從而為大(da)批量(liang)和規模化工業生(sheng)產提(ti)供了(le)保證。適用(yong)材料范圍寬，應用(yong)領域廣闊(>鐵基，低合金，高速鋼，不(bu)銹鋼，克閥合金，硬(ying)質合金>)。

可(ke)用(yong)(yong)于注(zhu)射成型的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)非常(chang)廣(guang)泛，原則上(shang)任(ren)何可(ke)高溫澆結的(de)粉末材(cai)(cai)(cai)料(liao)均(jun)可(ke)由MIM工藝造(zao)(zao)成零件，包(bao)括了傳統制(zhi)造(zao)(zao)工藝中(zhong)的(de)難加工材(cai)(cai)(cai)料(liao)和高熔點材(cai)(cai)(cai)料(liao)。此外(wai)，MIM也(ye)可(ke)以根據用(yong)(yong)戶的(de)要(yao)求進行材(cai)(cai)(cai)料(liao)配方研(yan)究，制(zhi)造(zao)(zao)任(ren)意組合(he)的(de)合(he)金材(cai)(cai)(cai)料(liao)，將復合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)成型為零件。注(zhu)射成型制(zhi)品(pin)的(de)應用(yong)(yong)領域(yu)(yu)已遍及國民經濟各領域(yu)(yu)，具(ju)有廣(guang)闊的(de)市場前(qian)景。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及其輔(fu)助(zhu)設施：如打印機零(ling)件、磁芯、撞針軸銷、驅動(dong)零(ling)件；

2、工具(ju)：如(ru)鉆頭(tou)、刀頭(tou)、噴嘴(zui)、槍鉆、螺旋銑刀、沖頭(tou)、套(tao)筒、扳手(shou)、電工工具(ju)，手(shou)工具(ju)等；

3、家用器具：如表(biao)殼(ke)、表(biao)鏈、電動(dong)牙刷、剪刀、風(feng)扇、高(gao)爾(er)夫球頭、珠寶鏈環、圓珠筆卡箍、刃(ren)具刀頭等零部件(jian)；

4、醫(yi)療機械(xie)用零件：如牙矯形架、剪(jian)刀、鑷子；

5、軍(jun)用零(ling)件(jian)：導彈尾翼(yi)、槍支零(ling)件(jian)、彈頭、藥型罩、引信用零(ling)件(jian)；

6、電(dian)器(qi)用(yong)零件：電(dian)子封裝，微型馬(ma)達、電(dian)子零件、傳感(gan)器(qi)件；

7、機(ji)(ji)械用零件：如(ru)松棉機(ji)(ji)、紡織機(ji)(ji)、卷邊機(ji)(ji)、辦(ban)公機(ji)(ji)械等；

8、汽車船舶用零件：如(ru)離合器內(nei)環、拔叉套、分(fen)配器套、汽門導管、同步轂(gu)、安全氣囊(nang)件等。